Як працює сонячна електростанція?

як працює сонячна електростанція фото
Як працює сонячна електростанція?

Принцип функціонування СЕС залежить від їх різновиду. Найбільш популярні станції на модулях з фотоелементів і варіанти баштового типу. Перший різновид активно використовується для приватних будинків і невеликих підприємств, другий – призначений для забезпечення енергією цілих регіонів. Щоб розібратися, як працюють сонячні електростанції, слід дослідити їх особливості.

Сонячні електростанції – як це працює?

Щоб дізнатися, як це працює, почнемо з сонячної електростанції, що використовує фотоелектричні модулі. Головна складова батарей – це фотоелементи, основою яких служить той чи інший напівпровідник. Саме ці матеріали здатні перетворювати сонячну енергію в електрику.

Фотоелемент складається з двох (або більше) шарів, які відрізняються різною пропускною здатністю. Один шар має на зовнішніх орбітах атомів зайві електрони (n-шар), а другому не вистачає цих частинок (p-шар).

Сонячна енергія у вигляді фотонів, потрапляючи на поверхню панелі, впливає на фотоелементи, завдяки чому електрони з n-шару вибиваються і переміщаються в відкриті осередки p-шару. Далі ці частки проходять через акумулятор і повертаються назад в n-шар, а в ланцюзі виникає електричний струм. На цьому коло замикається, і процес починається спочатку.

Першим матеріалом, який використовували в сонячних батареях, був селен. Але елемент відрізнявся низьким коефіцієнтом поглинання і видавав ККД близько 1%., Через що використовувати його для економічно вигідної переробки сонячної енергії було недоцільно. На заміну селену прийшов кремній, ККД якого нині доведено до 20-22%, завдяки чому вдалося запустити масове виробництво сонячних панелей. Зараз для переробки сонячної енергії використовують різні хімічні елементи – як видобуваються з руди, так і синтезовані штучно.

Основними з них (в різних комбінаціях) на сьогодні є:

  • кремній (монокристалічний, полікристалічний або аморфний);
  • телурид кадмію;
  • індій;
  • мідь;
  • галій;
  • германій;
  • органіка.

Щоб отримати достатню потужність для живлення електроприладів, фотоелементи з’єднуються в блоки, і утворюється сонячна батарея. При дефектах однієї деталі її легко замінити без шкоди для всієї конструкції. Для захисту від зовнішнього середовища панель запаюється в особливо міцне загартоване скло.

Принцип дії сонячних електростанцій баштового типу?

Станції баштового типу відрізняються від СЕС на фотоелементах. Робота конструкції спрямована на отримання перегрітої водяної пари, що обертає турбіну, за допомогою сфокусованого на ній сонячного випромінювання. Пар виробляється в металевому баці, на який направляється світло, відбите від сотень та навіть тисяч дзеркал. Вежа з баком розташовується в центрі системи, навколо якої концентричними колами розміщуються великі і ідеально відполіровані дзеркала.

Бак фарбується в чорний колір для максимального поглинання випромінювання, а температура пару досягає 600-700 градусів. У башті знаходяться насоси, які переміщують воду до турбогенератора, який розташовується вже за межами споруди.

Для більшості людей не зовсім зрозуміло, як працюють сонячні електростанції баштового типу. Особливість таких СЕС – в дзеркалах геліостатах. Вони розміщуються навколо башти-баку з дотриманням певного інтервалу. Геліостат – це дзеркало, розміром в декілька метрів, закріплене на спеціальній підставці та приєднане до системи позиціювання, тому конструкція змінює своє положення в залежності від місця знаходження сонця на небі.

Головна проблема СЕС баштового типу – розміщення геліостатів таким чином, щоб в будь-який час промені від дзеркал, відбивалися строго на бак за законами заломлення світла. Для отримання енергії застосовуються звичайні турбіни. Такі сонячні електростанції забезпечують високий ККД до 20% і хорошу потужність.

У нашому блозі ви можете дізнатися як розрахувати потужність сонячної електростанції.

Сонячні електростанції в Україні

Ефективні сонячні станції виробляє компанія First Solar – ексклюзивний представник Green Tech Trade в Україні. Модулі функціонують на фотоелементах, але в тому, як працює сонячна електростанція від First Solar, є кілька нюансів. Основою батарей служить не кремній, а телурид кадмію. Тому тонкоплівкові монокристалічні панелі здатні ефективно генерувати енергію навіть у похмуру погоду, на що їх кремнієві конкуренти не здатні. Замовити безкоштовний розрахунок і професійний монтаж унікальних модулів можна на офіційному сайті компанії.